医療機器アプリケーション向けの高精度圧力センサー |メムズテック

新生児用人工呼吸器では、合計誤差が 2% の圧力センサーにより、体重 4 kg の乳児の一回の呼吸で送出される一回換気量が 15 mL 変化する可能性があります。この変動は、換気誘発性の肺損傷のリスクに直接関係しています。これが理由です 医療機器用途向けの高精度圧力センサー 利便性の向上ではなく、安全性が重要なコンポーネントとして指定されています。

Mems - 無錫 Mems Tech Co., Ltd. (MemsTech) と提携している医療機器メーカーにとって、センサーの選択は決して初期購入価格だけを重視するものではありません。重要なのは、センサーが動作温度範囲全体で精度を維持できるかどうか、クリーンルームでの組み立てプロセスに耐えられるかどうか、そして生産バッチ全体で一貫性を維持できるかどうかです。

医療用圧力センシングにおける高精度が本当に意味するもの

医療用圧力センサーの精度が高いということは、室温での非線形性だけでなく、合計誤差帯域が補償された温度範囲全体にわたって指定されたウィンドウを保持していることを意味します。

多くのデータシートでは、精度を 25 ℃ でのフルスケール スパンのパーセンテージとして引用しています。この数値はベンチ作業には役立ちますが、患者の体温、輸送中、繰り返しの滅菌サイクルを通じて機能しなければならないデバイスにとっては十分ではありません。使用可能な精度は、非直線性、ヒステリシス、ゼロ オフセット、スパン誤差、熱ドリフト、および長期安定性からの最悪の場合です。

• 非線形性とヒステリシスは、キャリブレーション後の理想的な線形曲線からの偏差を定義します。
• ゼロ オフセットおよびスパン エラーは、絶対基準を範囲の 0% ～ 100% に設定します。
• 熱ドリフトは、補償された温度帯域全体にわたるゼロとスパンのシフトを表します。
• 長期安定性は、連続励起下での年間の出力ドリフトを測定します。

MEMS センサー技術とその応用についてのより広い視野については、当社の資料をお読みください。 MEMS圧力センサーガイド .

医療機器アプリケーションにおける高精度圧力センサーの主要仕様

MEMS 圧力センサーが医療機器で使用できるかどうかは、合計誤差帯域、長期安定性、熱ヒステリシス、媒体互換性の 4 つの仕様によって決まります。

輸液ポンプ、麻酔器、人工呼吸器の場合は、これらの値が一緒に読み取られます。直線性は優れていますが、熱ヒステリシスが低いセンサーでは、使用中にデバイスが温まると、治療セッションの開始時と終了時に異なる測定値が生成されます。

MCP5XXX シリーズ 医療用途向け圧力センサー MCP5XXX シリーズは、熱ヒステリシスを最小限に抑える必要がある呼吸システムや輸液システムに適した、校正および温度補償されたアナログ出力を備えたケース入りセンサーを提供します。 製品を見る→

MemsTech の MCP5xxx シリーズは、アナログまたはデジタル出力を備えたコンパクトなケース入りセンサーを必要とする医療 OEM 向けの柔軟なプラットフォームで、呼吸システムおよび輸液システムの精度要件をすべてカバーします。

絶対、ゲージ、または差動: 圧力基準の選択

医療機器の圧力基準のタイプによって、どの生理学的測定を実行できるかが決まります。これは、基準が臨床データのゼロ点になるためです。

圧力センサーは、絶対圧、ゲージ圧、または差動圧という基準によって分類されます。それぞれが異なる測定基準を作成するため、選択を置き換えることはできません。

MemsTech は 3 つのリファレンス タイプをすべて提供しており、MCPh および MCPV シリーズは医療アプリケーション向けの絶対導出ゲージおよび差動測定をサポートしています。正しいリファレンスの選択は、ハードウェアの好みではなく、臨床上の決定です。

医療機器統合のためのパッケージングと信号出力

圧力センサーのパッケージと出力信号は、PCB アセンブリの歩留まり、電磁ノイズ マージン、および校正ワークフローに直接影響します。

表面実装 SOP パッケージは、小型の医療用 PCB 上の大量の SMT アセンブリに適しています。ダイレクトプラグ DIP/SIP パッケージは、プロトタイプの検証やフィールド サービス中のソケット接続を容易にします。

• SOP (表面実装) により、ピックアンドプレイスアセンブリが可能になり、ハンドヘルドデバイスの基板の高さが低くなります。
• DIP/SIP (ダイレクト プラグ) は、手動はんだ付け、ソケット接続をサポートし、初期のサンプルでは初期工具コストを削減します。

医療用小型圧力センサ MCP-H10、MCP-H11 これらの SOP パッケージのセンサーは、オンボード補償を備えたアナログまたはデジタル出力を提供するため、スペースに制約のある輸液および診断デバイスに最適です。 製品を見る→

MemsTech の MCPh10 および MCPh11 シリーズは、SOP パッケージでアナログ信号とデジタル信号の両方のオプションを提供し、スペースが限られている輸液および診断システムに便利なコンパニオンになります。

校正、温度補償、バッチの一貫性

すべての高精度医療用圧力センサーは、工場から出荷される前に、ゼロスケールとフルスケールで個別に校正し、動作範囲全体で温度補償する必要があります。

キャリブレーション プロセスは、生の MEMS ダイを医療グレードのデバイスに変換するものです。 MemsTech は、生産中に制御されたシーケンスを適用して、各センサーがデータシートの仕様を満たしていることを確認します。

1. 基準温度における追跡可能な圧力標準に対するゼロおよびスパンの校正。
2. 補正された温度範囲で熱サイクルを行い、ドリフト データを取得します。
3. 補正係数は、レーザートリミングまたはデジタル補正後に内部に保存されます。
4. 各生産バッチの安定性サンプリングとロットトレーサビリティ記録。

医療機器メーカー向けの高精度圧力センサーの認定と調達

医療機器用の圧力センサーを承認する前に、温度に対する精度、媒体の互換性、安定性、製造可能性、供給の一貫性という 5 つの領域を検証します。

これら 5 つのチェックにより、センサーがデバイスの規制への提出やフィールドの信頼性記録における制限要因となるのを防ぎます。

• 25 ℃ のスナップショットではなく、動作温度範囲にわたる合計誤差帯域のデータシートをリクエストしてください。
• 接液材料が液体またはガス、および滅菌方法と適合することを確認してください。
• 少なくとも 1,000 時間の連続運転サンプリングからの長期安定性データを確認します。
• 自動組み立てプロセスに対してパッケージのフットプリントを検証します。
• バッチ追跡可能な校正記録について、またすべてのセンサーが独自の校正データとともに出荷されるかどうかについて質問してください。

医療システム用 MCP-H20 および MCP-H21 デュアルポート圧力センサー これらのセンサーは、低圧ゲージまたは差動測定用に設計されており、呼吸器および麻酔器に高精度でコンパクトなサイズを提供します。 製品を見る→

呼吸器および麻酔器の低圧計や差動測定を必要とする OEM 向けに、MemsTech の MCPh20 および MCPh21 シリーズは、コンパクトなパッケージで高精度を実現します。

よくある質問

これらは、医療機器アプリケーション用の高精度圧力センサーを評価する際に、医療機器エンジニアや調達チームが最もよく尋ねる質問です。

医療機器用の MEMS 圧力センサーにはどの程度の精度が期待できますか?

MemsTech の医療グレードの MEMS 圧力センサーは、最大 0.2% FSS の精度で利用できます。非線形性だけでなく、合計の誤差帯域は補償された温度範囲全体で維持され、デバイスの臨床性能目標に一致する必要があります。

MEMS圧力センサーの温度補償はどのように機能しますか?

製造中、各センサーは動作温度範囲内で循環されます。測定されたゼロ偏差とスパン偏差は補正係数の計算に使用され、補正係数は内部メモリに保存されるか、信号調整回路によって適用されるため、全温度範囲にわたって出力の精度が維持されます。

医療機器のゲージセンサーと差圧センサーの違いは何ですか?

ゲージセンサーは、周囲の大気圧に対する圧力を測定します。差動センサーは 2 つのポート間の差を測定します。呼吸器装置は通常、流量測定に差動センサーを使用し、ライン圧力監視にゲージセンサーを使用します。

MemsTech は、特殊な医療設計のカスタム キャリブレーションとパッケージングをサポートできますか?

はい。 Mems - 無錫 Mems Tech Co., Ltd. は、医療 OEM 向けのカスタマイズされた校正、パッケージング、アプリケーション開発をサポートしています。社内施設は、プロトタイプから量産までのパッケージング、溶接、温度補正、性能校正をカバーしています。